医学影像成像原理

1、 第1章 医学影像成像原理与PACS广东省第二人民医院放射科广东省第二人民医院放射科 吴政光吴政光E-mail: 第1章 医学影像成像原理与PACS 讲课内容：讲课内容：1.1 X1.1 X线成像原理线成像原理1.2 X-CT1.2 X-CT成像原理成像原理1.3 MRI1.3 MRI成像原理成像原理1.4 DSA1.4 DSA成像原理成像原理1.5 核医学设备成像原理核医学设备成像原理1.6 超声波成像原理超声波成像原理1.7 1.7 辐射安全防护辐射安全防护1.8 1.8 医学图像存储与传输系统（医学图像存储与传输系统（PACSPACS） 第1章 医学影像成像原理与PACS 重点：人体影像

2、的形成 难点：1、X线与物质间的相互作用 2、MR成像特征X射线的发现1895年11月8日，德国物理学家伦琴在维尔茨堡大学物理研究所从事阴极射线的研究时，发现X射线。1895年12月28日伦琴向维尔茨堡物理医学会递交了第一篇X射线的论文“一种新射线初步报告” 。他因此于1901年获第一次诺贝尔物理学奖金。这一发现宣布了现代物理学时代的到来，揭开了医学革命 的序幕。第1章 医学影像成像原理与PACS第1章 医学影像成像原理与PACS1.1 X1.1 X线成像原理线成像原理X线的本质：电磁波线的本质：电磁波=具有波粒二象性。频率约在具有波粒二象性。频率约在 3101631020 Hz之间，之间，

3、波长约在波长约在 1010-3nm之间之间 X线诊断常用的线诊断常用的X线波长范围为线波长范围为0.0080.031nm 第1章 医学影像成像原理与PACS1.1.1 X线的特性线的特性(一一)物理效应物理效应 1穿透作用穿透作用穿透物质的特性穿透物质的特性 2电离作用电离作用电离作用也是电离作用也是X射线损伤和治疗的基础射线损伤和治疗的基础 3荧光作用荧光作用 荧光屏、增感屏、影像增强器中的输入屏和输出屏都是利荧光屏、增感屏、影像增强器中的输入屏和输出屏都是利 用荧光特性做成的。用荧光特性做成的。 4热作用热作用 X射线被物质吸收，绝大部分最终都将变为热能，使物体温升。射线被物质吸收，绝大部

4、分最终都将变为热能，使物体温升。 5干涉、衍射、反射、折射干涉、衍射、反射、折射 (二二)化学效应化学效应 X射线能使多种物质发生光化学反应。例如，射线能使多种物质发生光化学反应。例如，X射线能使照相底片射线能使照相底片 感光。感光。 1感光作用感光作用 2着色作用着色作用 (三三)生物效应生物效应生物组织经一定量的生物组织经一定量的X射线照射，会产生电离和激发，使细射线照射，会产生电离和激发，使细 胞受到损伤、抑制、死亡或通过遗传变异影响下一代，这种现象胞受到损伤、抑制、死亡或通过遗传变异影响下一代，这种现象 称为称为X射线的生物效应。这个特性可充分应用在肿瘤放射治疗中。射线的生物效应。这个

5、特性可充分应用在肿瘤放射治疗中。 第1章 医学影像成像原理与PACS1.1.2. X射线与物质间的相互作用射线与物质间的相互作用（1）X射线的穿透作用。射线的穿透作用。 其贯穿本领的强弱与物质的性质有关其贯穿本领的强弱与物质的性质有关 物质对X线吸收能力由强 弱：骨、金属肌肉液体脂肪、空气第1章 医学影像成像原理与PACS1.1.2. X射线与物质间的相互作用射线与物质间的相互作用（2）X射线的荧光作用。射线的荧光作用。 X射线是肉眼看不见的，但当它照射某些物质时，如磷、铂氰化钡、硫化锌、射线是肉眼看不见的，但当它照射某些物质时，如磷、铂氰化钡、硫化锌、钨酸钙等，能够使这些物质的原子处于激发态

6、，当它们回到基态时就能够发出荧钨酸钙等，能够使这些物质的原子处于激发态，当它们回到基态时就能够发出荧光，这类物质称荧光物质。光，这类物质称荧光物质。 医学中透视用的荧光屏、医学中透视用的荧光屏、X射线摄影用的增感屏、影像增强器中的输入屏和射线摄影用的增感屏、影像增强器中的输入屏和输出屏都是利用荧光特性做成的。输出屏都是利用荧光特性做成的。 （3）X射线的电离作用。射线的电离作用。 X射线虽然不带电，但具有足够能量的射线虽然不带电，但具有足够能量的X光子能够撞击原子中轨道电子，使之光子能够撞击原子中轨道电子，使之脱离原子产生一次电离。脱离原子产生一次电离。 电离作用也是电离作用也是X射线损伤和治

7、疗的基础。射线损伤和治疗的基础。 第1章 医学影像成像原理与PACS（4）X射线的热作用。射线的热作用。 X射线被物质吸收，绝大部分最终都将变为热能，使物体温升射线被物质吸收，绝大部分最终都将变为热能，使物体温升。 （5）X射线的化学效应。射线的化学效应。 X射线能使多种物质发生光化学反应。例如，射线能使多种物质发生光化学反应。例如，X射线能使照相底射线能使照相底片感光。片感光。（6）X射线的生物效应。射线的生物效应。 生物组织经一定量的生物组织经一定量的X射线照射，会产生电离和激发，使细胞受射线照射，会产生电离和激发，使细胞受到损伤、抑制、死亡或通过遗传变异影响下一代，这种现象称为到损伤、抑

8、制、死亡或通过遗传变异影响下一代，这种现象称为X射线的生物效应。这个特性可充分应用在肿瘤放射治疗中。射线的生物效应。这个特性可充分应用在肿瘤放射治疗中。第1章 医学影像成像原理与PACS1.1. 3 X射线成像原理射线成像原理1X射线的产生射线的产生X射线产生的条件：射线产生的条件：（1）有高速运动的电子流；）有高速运动的电子流；（2）有阻碍带电粒子流运动的障碍物（靶），用）有阻碍带电粒子流运动的障碍物（靶），用来阻止电子的运动，可以将电子的动能转变为来阻止电子的运动，可以将电子的动能转变为X射射线光子的能量。线光子的能量。 (3) X线管两端必须通高电压线管两端必须通高电压第1章 医学影像成

9、像原理与PACSX射线的产生装置：射线的产生装置：主要包括三部分：主要包括三部分：X射线管、高射线管、高压电源及低压电源，如图所示。压电源及低压电源，如图所示。 第1章 医学影像成像原理与PACS2. X射线人体成像射线人体成像 通过采集透过人体后的通过采集透过人体后的X射线信息，经显示系统转换成可见的射线信息，经显示系统转换成可见的影像，即为影像，即为X射线人体成像。射线人体成像。（1）X射线影像的形成射线影像的形成 当一束强度大致均匀的当一束强度大致均匀的X射线投照到人体上时，射线投照到人体上时，X 射线一部分射线一部分被吸收和散射，另一部分透过人体沿原方向传播。由于人体各种被吸收和散射，

10、另一部分透过人体沿原方向传播。由于人体各种组织、器官在密度、厚度等方面存在差异，对投照在其上的组织、器官在密度、厚度等方面存在差异，对投照在其上的X射线射线的吸收量各不相同，从而使透过人体的的吸收量各不相同，从而使透过人体的X射线强度分布发生变化并射线强度分布发生变化并携带人体信息，最终形成携带人体信息，最终形成X射线信息影像。射线信息影像。 X射线信息影像不能为人眼识别，须通过一定的采集、转换、射线信息影像不能为人眼识别，须通过一定的采集、转换、显示系统将显示系统将X射线强度分布转换成可见光的强度分布，形成人眼可射线强度分布转换成可见光的强度分布，形成人眼可见的见的X 射线影像。射线影像。第

11、1章 医学影像成像原理与PACS Exposure ONTube kV X-RayDigitalDetectorScintillatorCsIAmorphusSiliconRead OutElectronicsAdvantxDiagnosticWorkstationView StationX-Ray第1章 医学影像成像原理与PACS 人体不同密度组织与人体不同密度组织与X线成像的关系线成像的关系 第1章 医学影像成像原理与PACS 人体不同厚度组织与人体不同厚度组织与X线成像的关系线成像的关系 密度和厚度的差别是产生影像对比的基础，密度和厚度的差别是产生影像对比的基础，是是X线成像的基本条件线

12、成像的基本条件患者，男，33岁，咳嗽、胸痛1周就诊，无发热。第1章 医学影像成像原理与PACS2. X射线人体成像射线人体成像（2）X射线的采集与显示射线的采集与显示 医用医用X 射线胶片与增感屏射线胶片与增感屏 医用医用X射线胶片的主要特性是感光，即接受光照并射线胶片的主要特性是感光，即接受光照并产生化学反应，形成潜影（产生化学反应，形成潜影（latent image）。）。 经过对有潜影的胶片处理（暗室处理：显影、定影等）。使经过对有潜影的胶片处理（暗室处理：显影、定影等）。使胶片上的潜影转变为可见的不同灰度（胶片上的潜影转变为可见的不同灰度（gray）分布的影像。胶片）分布的影像。胶片感

13、光层中的卤化银还原成金属银残留在胶片上，形成由金属银颗感光层中的卤化银还原成金属银残留在胶片上，形成由金属银颗粒组成的黑色影像。人体组织的粒组成的黑色影像。人体组织的物质密度高物质密度高，则吸收，则吸收X射线多，在射线多，在X射线照片上射线照片上呈白影呈白影；反之，如果组织的；反之，如果组织的物质密度低物质密度低，则吸收，则吸收X射射线少，在线少，在X射线照片上射线照片上呈黑影呈黑影。第1章 医学影像成像原理与PACS2. X射线人体成像射线人体成像 （2）X射线的采集与显示射线的采集与显示 医用医用X 射线胶片与增感屏射线胶片与增感屏 医用医用X射线增感屏为荧光增感屏，其增感原理为增感屏上的

14、射线增感屏为荧光增感屏，其增感原理为增感屏上的荧光物质受到荧光物质受到X射线激发后，发出易被胶片所接收的荧光，从而射线激发后，发出易被胶片所接收的荧光，从而增强对增强对X 射线胶片的感光作用。射线胶片的感光作用。 主要目的是：在实际主要目的是：在实际X 射线摄影中，仅有不到射线摄影中，仅有不到10%的的X射线射线光子能直接被胶片吸收形成潜影，绝大部分光子能直接被胶片吸收形成潜影，绝大部分X射线光子穿透胶片，射线光子穿透胶片，得不到有效的利用。因此需要利用一种增感方法来增加得不到有效的利用。因此需要利用一种增感方法来增加X射线对射线对胶片的曝光，以缩短摄影时间，降低胶片的曝光，以缩短摄影时间，降

15、低X射线的辐射剂量。常采用射线的辐射剂量。常采用的增感措施是在暗盒中将胶片夹在两片增感屏（的增感措施是在暗盒中将胶片夹在两片增感屏（intensifying screen）之间，然后进行曝光。）之间，然后进行曝光。第1章 医学影像成像原理与PACS2. X射线人体成像射线人体成像 （2）X射线的采集与显示射线的采集与显示 X射线电视系统射线电视系统 X射线电视系统主要包括射线电视系统主要包括X射线影像增强器、光学图像分配射线影像增强器、光学图像分配系统、含有摄像机与监视器的闭路视频系统与辅助电子设备。系统、含有摄像机与监视器的闭路视频系统与辅助电子设备。 X射线影像增强管是影像增强器的核心部件

16、。射线影像增强管是影像增强器的核心部件。 第1章 医学影像成像原理与PACS2. X射线人体成像射线人体成像 （2）X射线的采集与显示射线的采集与显示 计算机计算机X线摄影（线摄影（Computed Radiography，CR） CR是将透是将透过人体后过人体后的的X线信线信息记录在成像板（息记录在成像板（Image Plate，IP）上，经读取装置读取后，由计算机以数字化图像信息的形式）上，经读取装置读取后，由计算机以数字化图像信息的形式储存，再经过数字储存，再经过数字/模拟（模拟（D/A）转换器将数字化信息转换成图像）转换器将数字化信息转换成图像的组织密度（灰度）信息，最后在荧光屏上显的

17、组织密度（灰度）信息，最后在荧光屏上显示。示。 其其中，成像板是中，成像板是CR 成像技术的关键成像技术的关键。第1章 医学影像成像原理与PACS2. X射线人体成像射线人体成像 （2）X射线的采集与显示射线的采集与显示 计算机计算机X线摄影（线摄影（Computed Radiography，CR） 成像板（成像板（IP） 成像板（成像板（IP）是使用一种）是使用一种含有微量元素铕（含有微量元素铕（Eu2+）的钡氟溴化合物结晶）的钡氟溴化合物结晶制制作而成能够采集（记录）影像信息的载体，可以代替作而成能够采集（记录）影像信息的载体，可以代替X线胶片并重复使用线胶片并重复使用2-3万万次。当透过

18、人体的次。当透过人体的X线照射到线照射到IP板上时可以使板上时可以使IP板感光并形成潜影以记录板感光并形成潜影以记录X线影线影像信息。像信息。 成像板的构造：成像板的构造： （1）表面保护层。）表面保护层。 （2）辉尽性荧光体层。）辉尽性荧光体层。 （3）基板（支持体）。）基板（支持体）。 （4）背面保护层。）背面保护层。第1章 医学影像成像原理与PACS第1章 医学影像成像原理与PACS 2. X射线人体成像射线人体成像 （2）X射线的采集与显示射线的采集与显示 直直接数字化接数字化X射线摄射线摄影系统（影系统（Digital Radiography，DR） DR是在具有图像处理功能的计算机

19、控制下，采用一维或二维的X射线探测器直接把X射线信息影像转化为数字图像信息的技术。 当前DR探测器有CCD探测器和平板探测器（flat panel detector，FPD)，其中平板探测器依结构和能量转换方式不同分两类，包括： A、非晶硒平板探测器 B、非晶硅平板探测器第1章 医学影像成像原理与PACS CCD （Charge Coupled Device ）探测器 CCD由一系列金属氧化物半导体电容组成。 CCD探测器=闪烁荧光体+光学镜头+CCD构成 CCD特性： 物理尺寸小，仅24 C，灵敏度高。 缺点：产生几何失真，光散射。 探测器系统厚度难降低。第1章 医学影像成像原理与PACS

20、平板探测器（Flat Panel Detector, FPD） 依结构和能量转换方式不同分两类： A、非晶硒平板探测器 B、非晶硅平板探测器电极绝缘阻滞层电极层数字信号ElectronsElectrons 透照X光子 ElectronsElectrons 读出电路层X-ray50005000伏伏非晶硒层A、非晶硒平板及工作原理第1章 医学影像成像原理与PACS非晶硒平板探测器特性 X线 电子空穴对 读出电路 成像 不产生可见光，无散射线 空间分辨率较高第1章 医学影像成像原理与PACS碘化铯层透照X光子可见光可见光 电子信号读出电路层无定形硅层X-rayX-ray数字信号B、碘化铯/非晶硅平板

21、第1章 医学影像成像原理与PACS第1章 医学影像成像原理与PACS第1章 医学影像成像原理与PACS 非晶硅平板的特性 X线 可见光 光电转换 薄膜晶体 管阵 列（TFT） 数字信息 碘化铯晶体的有效原子序数非晶硒 高DQE 高信噪比 高稳定性 高对比度第1章 医学影像成像原理与PACS第1章 医学影像成像原理与PACS第1章 医学影像成像原理与PACS 1.2 X-CT1.2 X-CT成像原理成像原理 CT(computed tomography)是1967年英国EMI公司工程师Godfley.N.Hounsfield 和美国塔夫脱大学物理学教授Cormark共同发明的。1971年10月第

22、一台头颅CT机首先在英国Atkinson Morley 医院应用于临床并获成功。1979年获诺贝尔医学奖。X射线平片与CT断层对比图 第1章 医学影像成像原理与PACS X-CT（X-ray computed tomography, X-CT）是运用扫描并采集投影的物理技术，以测定 X 射线在人体内的衰减系数为基础，采用一定算法，经计算机运算处理，求解出人体组织的衰减系数值在某剖面上的二维分布矩阵，再将其转为图像上的灰度分布，从而实现建立断层解剖图像的现代医学成像技术，X-CT成像的本质是衰减系数成像。第1章 医学影像成像原理与PACS1.2.1 X-CT成像装置与流程 X-CT成像装置主要由

23、X线管、准直器、检测器、扫描机构，测量电路、电子计算机、监视器等部分所组成的。X-CT成像流程是：X线-准直器-检测器-转变电信号-放大电信号-转变为数字信号-计算机系统-存入计算机的存贮器-编码-显示图像第1章 医学影像成像原理与PACS1.2.2. X-CT成像的数据采集与处理 X-CT成像的数据采集是利用X线管和检测器等的同步扫描来完成的。检测器是一种X线光子转换为电流信号的换能器。X-CT成像的数据采集根据X-CT成像的物理原理进行的。 X线管发出直线波束 第1章 医学影像成像原理与PACS 1.2.3 X-CT 的扫描方式 CT的各种扫描方式中，单束平移-旋转方式、窄扇形束扫描平移-

24、旋转方式、旋转-旋转方式、静止-旋转方式的共同点是都需要X射线管和检测器之间进行同步扫描机械运动。为满足人体动态器官的检查，需要进一步提高扫描的速度，在静止-旋转扫描模式基础上发展出来的电子束扫描方式，没有机械运动，大大地提高了扫描速度 。第1章 医学影像成像原理与PACS1. 单束平移-旋转（T/R）方式 单束扫描是由一个X射线管和一个检测器组成，X射线束被准直成笔直单射线束形式，X射线管和检测器围绕受检体作同步平移-旋转扫描运动。这种扫描首先进行同步平移直线扫描。当平移扫完一个指定断层后，同步扫描系统转过一个角度（一般为1）后再对同一指定断层进行平移同步扫描，如此进行下去，直到扫描系统旋转

25、到与初始值位置成 180角为止，这就是平移旋转扫描方式 单束平移-旋转方式 第1章 医学影像成像原理与PACS1. 单束平移-旋转（T/R）方式 这种扫描方式的缺点是射线利用率极低，扫描速度很慢，对一个断层扫描约需 5分钟时 间，只适用于无体动器官的扫描。单束平移-旋转方式 第1章 医学影像成像原理与PACS2.窄扇形束扫描平移-旋转（T/R）方式 窄扇形束扫描称为第二代CT扫描。扫描装置由一个X射线管和630个的检测器组构成同步扫描系统。扫描时，X射线管发出角度为320的窄扇形射线束，630个检测器同时采样，并采用平移-旋转扫描方式 。窄扇形束扫描平移-旋转方式 第1章 医学影像成像原理与P

26、ACS2.窄扇形束扫描平移-旋转（T/R）方式 这种扫描的主要缺点是：由于检测器排列成直线，对于X射线管发出的扇形束来说，扇形束的中心射束和边缘射束的测量值不相等，需校正，否则扫描会因这种运动而出现运动伪影，影响CT图像的质量。 窄扇形束扫描平移-旋转方式 第1章 医学影像成像原理与PACS3. 旋转-旋转（R/R）方式 这种扫描称为第三代CT扫描，扫描装置由一个X射线管和由250700个检测器（或用检测器阵列）排列成一个可在扫描架内滑动的紧密圆弧形。X射线管发出张角为3045，能覆盖整个受检体的宽扇形射线束。 由于这种宽扇束扫描一次即能覆盖整个受检体，故只需X射线管和检测器作同步旋转运动。

27、缺点是：要对每个相邻检测器的接收灵敏度差异进行校正，否则由于同步旋转扫描运动会产生环形伪像。X线管旋转采样点检测器轨道检测器扇形X线束摄影区域旋转-旋转扫描方式 第1章 医学影像成像原理与PACS4. 静止-旋转（S/R）方式 这种扫描称为第四代CT扫描方式，扫描装置由一个 X射线管和 6002000个检测器所组成。在静止-旋转扫描方式中，每个检测器得到的投影值，相当于以该检测器为焦点，由 X射线管旋转扫描一个扇形面而获得。 静止-旋转扫描方式的优点是：每一个检测器上获得多个方向的投影数据，能很好地克服宽扇形束的旋转-旋转扫描方式中由于检测器之间差异所带来的环形伪影，扫描速度与静止-旋转方式相

28、比也有所提高。检测器检测器X线管轨迹线管轨迹X线管线管静止-旋转扫描方式 第1章 医学影像成像原理与PACS5.电子束扫描方式 电子束扫描又称为第五代CT，扫描装置由一个特殊制造的大型X射线管和静止排列的检测器环组成。这种机构在50100ms内能完成 216的局部扫描 。真空泵靶环扫描床电子枪电子束 聚焦线圈偏转线圈X线束电子束扫描方式 第1章 医学影像成像原理与PACS6. 螺旋CT工作原理 螺旋扫描是指在扫描期间， X线管连续旋转并产生X线束，同时扫描床在纵轴方向连续移动，这样，扫描区域X线束进行的轨迹相对被检查者而言呈螺旋运动，扫描轨迹为螺旋形曲线，这样可以一次收集到扫描范围内全部容积的

29、数据，所以也称为螺旋容积扫描。 螺旋CT扫描装置包括探测器、X线管滑环、机架与检查床、控制台与计算机。其中滑环技术是螺旋扫描的基础，螺旋扫描是通过滑环技术与扫描床的连续移动相结合而实现的。第1章 医学影像成像原理与PACS6. 螺旋CT工作原理 多层螺旋CT，又称多层CT。它的结构特点是具备多排检测器和多个数据采集系统。 螺旋扫描及层面投影 第1章 医学影像成像原理与PACS6. 螺旋CT工作原理 多层螺旋CT扫描特点 ： （1）降低X射线球管损耗。 （2）扫描覆盖范围更长。 （3）扫描时间更短。 （4）扫描层厚更薄。 第1章 医学影像成像原理与PACS 7. 几个CT技术术语： CT值：表示

30、该部分对X线吸收的单位，通常用亨氏单位 （Hounsfield unit, Hu）表示，以水的 CT值定为 0， 致密骨和钙化CT值定为1000，空气CT值-1000。 物质的密度越高，CT值越大。反之亦然。组织CT值组织CT值骨密度1000血液7090钙质100150水0凝血7090脂肪-80-100脑白质2535空气-1000脑灰质3545第1章 医学影像成像原理与PACS窗宽、窗位 窗宽：表现图像的CT值范围 窗位：表示图像CT值的中心位置层厚：CT扫描每个层面的厚度层距：CT扫描每个层央的距离平扫和增强扫描 平扫：不向血管内注射造影剂和扫描方法 增强扫描：经静脉注入造影剂的扫描方法。第

31、1章 医学影像成像原理与PACS1.3 MRI成像原理成像原理 磁共振成像（magnetic resonance imaging, MRI）是20世纪80年代应用于临床的新的影像检查技术。l973年Lauterbur发表了MR成象技术，而后美国佛罗里达大学物理系教授雷蒙德安德鲁研究成功MR成像装置。 磁共振成像基本原理是利用特定频率的电磁波，向外在磁场中的人体进行照射，人体内各种不同组织的氢核在电磁波的作用下会发生核磁共振，并吸收能量，随后再发射出电磁波信号，通过采集信号后由计算机进行成像的一种断面影像学技术。特点是：软组织分辨率高、多参数成像、无辐射。第1章 医学影像成像原理与PACS1.3

32、.1 MRI成像的几个基本概念成像的几个基本概念 一、自旋与磁共振现象一、自旋与磁共振现象 氢质子绕自身轴线旋转，称为氢质子绕自身轴线旋转，称为自旋自旋。自旋所处的位置称为自旋所处的位置称为相位相位。质子自旋产生磁。质子自旋产生磁场。当人体位于强大的外磁场中，氢质子自场。当人体位于强大的外磁场中，氢质子自旋不但绕自身轴线旋转，还沿外磁场轴向旋旋不但绕自身轴线旋转，还沿外磁场轴向旋转，这种现象称为转，这种现象称为进动进动。进动频率（。进动频率（Larmor）与外磁场强度成正比。与外磁场强度成正比。 第1章 医学影像成像原理与PACS1.3.1 MRI成像的几个基本概念成像的几个基本概念 一、自旋

33、与磁共振现象一、自旋与磁共振现象 对氢质子施加对氢质子施加Larmor频率相同的射频脉冲（频率相同的射频脉冲（RF）时，其能量）时，其能量被吸收，此现象称为被吸收，此现象称为核磁共振现象核磁共振现象。吸收。吸收RF能量的质子向能量的质子向XY平面平面偏转，产生偏转，产生MR信号。信号。第1章 医学影像成像原理与PACS1.3.1 MRI成像的几个基本概念成像的几个基本概念二、纵向驰豫二、纵向驰豫 质子磁化矢量在质子磁化矢量在RF作用结束后，回到初始状态的过程，称作用结束后，回到初始状态的过程，称为为驰豫驰豫。发射。发射RF后，后，Mz向向XY平面偏转，产生横向磁化，平面偏转，产生横向磁化，RF

34、结结束后，横向磁化衰减，纵向磁化相应恢复，这一过程称束后，横向磁化衰减，纵向磁化相应恢复，这一过程称纵向驰纵向驰豫（豫（T1驰豫）。驰豫）。组织的组织的T1时间时间定义为纵向驰豫恢复到初始值定义为纵向驰豫恢复到初始值63%的时间。受激发的质子将吸收的能量向周围组织晶格释放的时间。受激发的质子将吸收的能量向周围组织晶格释放的过程。的过程。第1章 医学影像成像原理与PACS1.3.1 MRI成像的几个基本概念成像的几个基本概念二、横向驰豫二、横向驰豫 RF结束后，结束后，XY平面横向磁化矢量衰减的过程称平面横向磁化矢量衰减的过程称横向驰横向驰豫（豫（T2驰豫）。驰豫）。组织的组织的T2时间时间定义

35、为横向驰豫恢复到初定义为横向驰豫恢复到初始值始值37%的时间。的时间。第1章 医学影像成像原理与PACS1.3.1 MRI成像的几个基本概念成像的几个基本概念三、磁敏感性三、磁敏感性 各种物质在磁场中磁化的程度称为磁敏感性，磁化的速度称为磁化率。根据磁化的强弱分为四类：抗磁性物质，无自由电子，其小磁场与B0方向相反，人体大部分组织属此类。顺磁性物质，有不成对的轨道电子，在强磁场中可被磁化，去除外磁场后磁化消失，如钆。超顺磁性物质，磁化率是顺磁性物质的1001000倍，如含铁血黄素。铁磁性物质，在磁场中被磁化，去除外磁场仍保留磁化，如铁、钴、镍。第1章 医学影像成像原理与PACS1.3.1 MR

36、I成像的几个基本概念成像的几个基本概念四、磁共振加权成像四、磁共振加权成像第1章 医学影像成像原理与PACS1.3.1 MRI成像的几个基本概念成像的几个基本概念四、磁共振加权成像四、磁共振加权成像 T1WI成像成像第1章 医学影像成像原理与PACS1.3.1 MRI成像的几个基本概念成像的几个基本概念四、磁共振加权成像四、磁共振加权成像 T2WI成像成像第1章 医学影像成像原理与PACS1.3.1 MRI成像的几个基本概念成像的几个基本概念四、磁共振加权成像四、磁共振加权成像第1章 医学影像成像原理与PACS1.3.1 MRI成像的几个基本概念成像的几个基本概念 磁共振成像序列第1章 医学影

37、像成像原理与PACS1.3.1 MRI成像的几个基本概念成像的几个基本概念 磁共振成像序列 自旋回波序列 (Spin Echo,SE)第1章 医学影像成像原理与PACS1.3.1 MRI成像的几个基本概念成像的几个基本概念 五、磁共振图像重建 第1章 医学影像成像原理与PACS 1.3.2 MRI成像设备基本结构成像设备基本结构 磁共振成像系统主要由磁体系统、梯度系统、射频系统、计算机系统、辅助设备等部分组成。 1. 磁场系统：产生强大、均匀的静磁场 （1）静磁场。 （2）梯度磁场。 （3）场强与精度。 2. 梯度系统：产生梯度磁场以完成MR成像的层面选择与空间编码 3.射频系统：产生射频脉冲

38、，使氢质子发生共振。 （1）射频发生器。 （2）射频接收器。第1章 医学影像成像原理与PACS1.3.2 MRI成像设备基本结构成像设备基本结构 磁共振成像系统主要由磁体系统、梯度系统、射频系统、计算机系统、辅助设备等部分组成。 4.计算机系统：控制并协调从患者资料录入、程度选择、梯度开 关、RF发射、数据采集、图像处理等。 5.辅助设备：屏蔽系统、呼吸门控系统、激光相机等。第1章 医学影像成像原理与PACS1.4 DSA成像原理 DSA是利用影像增强器将透过人体后已衰减的未造影图像的X线信号增强，再用高分辨率的摄像机对增强后的图像作一系列扫描。扫描本身就是把整个图像按一定的矩阵分成许多小方块

39、，即象素。所得到的各种不同的信息经模数(AD)转换成不同值的数字信号，然后存储起来。再把造影图像的数字信息与未造影图像的数字信息相减，所获得的不同数值的差值信号，经数模(DA)转制成各种不同的灰度等级，在监视器上构成图像。由此，骨骼和软组织的影像被消除，仅留下含有造影剂的血管影像。 第1章 医学影像成像原理与PACS第1章 医学影像成像原理与PACS1.4 DSA成像原理1.4.1 DSA的减影程序： 摄制普通片；制备mask片，或称蒙片；摄制血管造影片；把mask片与血管造影片重叠一起翻印成减影片。与为同部位同条件曝光。所谓mask片就是与普通平片的图像完全相同，而密度正好相反(计算机将图像

40、信号反转)的图像。第1章 医学影像成像原理与PACS1.4 DSA成像原理1.4.2 DSA的减影方式： 时间减影 时间减影是DSA的基本减影方式，它是在造影剂到达前-高峰-廓清这段期间，从感兴趣区获取足够帧数的图像，继而将不含造影剂的蒙片和充盈造影剂的造影像分别输入图像处理系统中两个运算器和存储器内进行处理后，两者顺次自行相减而成。它是以时间为单一变量的减影方式。时间减影的缺点是曝光期间患者轻微活动产生的移动伪影和减影过程中两帧图像不能精确重合而造成的配准不良。第1章 医学影像成像原理与PACS1.4 DSA成像原理1.4.2 DSA的减影方式： 能量减影 能量减影是利用造影剂碘与周围组织的

41、X射线衰减系数在不同能量下有明显差异的物理特性:碘的衰减系数在33KeV上下时可出现锐利的不连续性，即K缘，而软组织无此特征。当采用脉冲发生器产生两种不同能量即高于和低于K缘的两种X射线光谱进行投照时，则可几乎同时（相差50ms）获得两组图像，两者顺次进行数字减影处理，则可得到消除了软组织影响的含碘血管信息和骨骼影像。它是以能量为单一变量的减影方式。能量减影的缺点是不易消除骨骼影，还有线束硬变和残余信号所致的副作用。第1章 医学影像成像原理与PACS1.4 DSA成像原理1.4.2 DSA的减影方式： 混合减影 混合减影是能量减影和时间减影的组合。首先作高千伏和低千伏的双能曝光并进行能量减影，

42、消除软组织的影像，然后将作过能量减影的蒙片和作过能量减影的造影像再作一次时间减影，形成第二次减影，进一步消除骨影像。它是基于时间和能量两种物理变量的减影方式。混合减影对消除软组织移动伪影和配准不良很有效，但在混合减影中的能量减影阶段碘信号也有丧失，严重影响小血管的观察。如果在混合减影的能量减影后，先行匹配滤过，将能量减影后的碘信号加权扩大，继而再进行时间减影，则可得到补救和改善图像质量。第1章 医学影像成像原理与PACS1.4 DSA成像原理1.4.2 DSA的减影方式： 参数性成像 DSA除可显示与常规血管造影类似的形态学信息外，还可利用DSA设备附有的视频密度计，将电视监视器上任意感兴趣区的视频信号量化为视频密度曲线，该曲线不仅反映了该感兴趣区的X射线衰减系数，也反映了碘造影剂在该感兴趣区的廓清趋势，从该曲线上可提取若干反映“功能”信息的参数，如有关造影剂团在血管内流动的时间依赖性参数和局部血管的容量或深度参数，即功能性参数，此种成像即为参数性成像。 若将无量纲的视频密度值还原为有量纲的碘浓度值，并以此为基础的DSA参数性成像则有临床价值，可用于检测实质性器官的缺血程度、血流速度和血流减少程度，如冠状动脉血供状况分析，脑、肾脏、肝脏等灌注血流的定量判断，血管狭窄程度的测评等。第1章 医学影像成像原理与PACS1.5 辐射安全防护